CN112665423A - 板式热交换器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种板式热交换器，其中，邻接的热交换体(10)以一个热交换体(10)的通孔(13)的投影面(55)不与另一个热交换体(10)的通孔(13)重叠的方式形成，多个热交换体(10)具备：在投影面(55)上具有第一流体的流路的高度变动的变动部(17、18)的热交换体(P)；和在投影面(55)上具有第一流体的流路的高度大致一定的平面部(19)的热交换体(Q)，至少与位于第二流体的流路的最上游的最上游热交换体(10a)的下游侧邻接的第二热交换体(10b)由热交换体(Q)构成。

Description

板式热交换器
技术领域
本发明涉及一种板式热交换器，其具有多个热交换体，所述多个热交换体在流通于内部的第一流体和流通于外部的第二流体之间进行热交换，所述板式热交换器叠层多个热交换体而构成。
背景技术
以往，提出了具备上热交换板和下热交换板接合而成的多个热交换体的板式热交换器的方案(例如韩国注册专利第10-1608149号公报)。各热交换体具有：作为第一流体的热媒在上热交换板和下热交换板之间流通的内部空间；和以非连通状态贯通内部空间、且作为第二流体的燃烧排气在上下方向上流通的多个通孔。
板式热交换器通过将具有至少一个热交换体的多个块体在上下方向上叠层而构成。另外，在上下方向上邻接的块体以使热媒流通的方式相互连通。进而，邻接的块体以在一个块体中流通的热媒的流路方向与在另一个块体中流通的热媒的流路方向不同的方式构成。由此，在热交换器内流通的热媒的流路根据块体的层数而变长，能够提高热效率。
然而，在如上所述的通孔以非连通状态贯通内部空间的热交换体中，燃烧排气通过的通孔的周缘部被加热最多。因此，为了提高热效率，优选如在通孔的周缘部将燃烧排气的热量高效地热传递到热媒那样的热交换体的结构。
另外，在叠层有多个热交换体的板式热交换器中，若从燃烧排气的气体流路方向观察，以一个热交换体的通孔的投影面与另一个热交换体的通孔不重叠的方式形成邻接的热交换体，则热交换器内的燃烧排气的气体流路变长，能够提高热效率。
然而，在具有上述那样的通孔的配置结构的热交换器中，上游侧的热交换体的通孔与下游侧的热交换体的未形成通孔的投影面对向。因此，在上游侧的热交换体的通孔中流通的燃烧排气，首先与上述下游侧的热交换体的一面上的投影面碰撞，之后，在下游侧的热交换体的一面上扩散，进而从下游侧的热交换体的通孔向燃烧排气的气体流路的下游侧流通。因此，在高温的燃烧排气流通的燃烧排气的气体流路的上游区域中，下游侧的热交换体中的与上游侧的热交换体的通孔对向的部分即下游侧的热交换体中的投影面被集中加热，存在产生局部加热的问题。特别是，与燃烧排气的气体流路的最上游的热交换体邻接的下游侧的热交换体不与在最上游的热交换体的内部流通的热媒进行热交换，而是与在最上游的热交换体的通孔中流通的高温的燃烧排气碰撞。因此，在与最上游的热交换体邻接的下游侧的热交换体容易产生局部加热。
发明内容
本发明是为了解决上述课题而提出的，本发明的目的在于，在提高热效率，并且防止第二流体的流路的上游区域中的热交换体的局部加热。
根据本发明，
提供一种板式热交换器，其具备多个热交换体，所述多个热交换体在流通于内部的第一流体和流通于外部的第二流体之间进行热交换，所述板式热交换器叠层所述多个热交换体而构成，
所述热交换体具有多个通孔，所述多个通孔以如下方式形成：使所述第二流体在与流通于所述热交换体的内部的所述第一流体的流路面交叉的方向上在所述热交换体的外部流通，
邻接的热交换体以如下方式形成：从所述第二流体的流路方向观察，一个热交换体的所述通孔的投影面不与另一个热交换体的所述通孔重叠，
所述多个热交换体具备：热交换体(P)，其在所述投影面上具有所述第一流体的流路的高度变动的变动部；和热交换体(Q)，其在所述投影面上具有所述第一流体的所述流路的所述高度大致一定的平面部，
与位于所述第二流体的流路的最上游的最上游热交换体的下游侧邻接的第二热交换体由所述热交换体(Q)构成。
附图说明
图1是表示具有本发明的实施方式所涉及的热交换器的热源机的概略部分剖切立体图。
图2是表示本发明的实施方式所涉及的热交换器的概略部分分解立体图。
图3是对本发明的实施方式所涉及的热交换器中的第一流体和第二流体的流动进行说明的概略示意图。
图4是表示本发明的实施方式所涉及的热交换器的概略部分分解立体图。
图5是表示构成本发明的实施方式所涉及的热交换器中的具有变动部的热交换体(P)的一个热交换板的上表面的一例的概略俯视图。
图6是表示构成本发明的实施方式所涉及的热交换器中的具有变动部的热交换体(P)的另一个热交换板的上表面的一例的概略俯视图。
图7是表示本发明的实施方式所涉及的热交换器中的最上游热交换体以及第二热交换体的概略分解立体图。
图8是表示构成本发明的实施方式所涉及的热交换器中的具有平面部的热交换体(Q)的一个热交换板的上表面的一例的概略俯视图。
图9是表示构成本发明的实施方式所涉及的热交换器中的具有平面部的热交换体(Q)的另一个热交换板的上表面的一例的概略俯视图。
图10是表示本发明的实施方式所涉及的热交换器的概略部分截面图。
具体实施方式
以下，参照附图对本实施方式所涉及的板式热交换器以及具备该板式热交换器的热源机进行具体说明。
如图1所示，本实施方式所涉及的热源机是通过由燃烧器31生成的燃烧排气(第二流体)对从流入管20流入热交换器1内的水(第一流体)进行加热，并通过流出管21供给到水龙头或淋浴器等热水利用方(未图示)的热水器。虽然未图示，但热水器被组装在壳体内。此外，作为第一流体也可以使用其他热介质(例如防冻液)。
在该热水器中，从上方开始依次配设有构成燃烧器31的外廓的燃烧器主体3、燃烧室2、热交换器1以及排水接收部40。另外，在燃烧器主体3的一个侧方(在图1中为右侧)，配设有风扇壳体4，该风扇壳体4具备将燃料气体和空气的混合气体送入燃烧器主体3内的燃烧风扇。另外，在燃烧器主体3的另一个侧方(在图1中为左侧)，配设有与排水接收部40连通的排气管道41。排气管道41将排出到排水接收部40的燃烧排气排出到热水器的外部。
另外，在本说明书中，在风扇壳体4以及排气管道41分别配置于燃烧器主体3的侧方的状态下观察热水器时，进深方向与前后方向对应，宽度方向与左右方向对应，高度方向与上下方向对应。
燃烧器主体3具有俯视大致椭圆形状，例如由不锈钢类金属形成。虽然未图示，但燃烧器主体3向下方开放。
与风扇壳体4连通的气体导入部从燃烧器主体3的中央部向上方突出。燃烧器主体3具备具有朝下的燃烧面30的平面状的燃烧器31。通过使燃烧风扇工作，混合气体被供给到燃烧器主体3内。
燃烧器31是全一次空气燃烧式，例如由具有朝下开口的多个火焰孔(未图示)的陶瓷制的燃烧板，或将金属纤维编织成网状的燃烧垫构成。供给到燃烧器主体3内的混合气体通过燃烧风扇的供给气压从朝下的燃烧面30向下方喷出。通过使该混合气体点火，在燃烧器31的燃烧面30上形成火焰，生成燃烧排气。因此，从燃烧器31喷出的燃烧排气经由燃烧室2被送入热交换器1。接着，通过热交换器1的燃烧排气通过排水接收部40和排气管道41排出到热水器的外部。
即，在该热交换器1中，设置有燃烧器31的上方侧与燃烧排气的气体流路的上游侧对应，与设置有燃烧器31的一侧相反的一侧的下方侧与燃烧排气的气体流路的下游侧对应。
燃烧室2具有俯视大致椭圆形状。燃烧室2例如由不锈钢类金属形成。燃烧室2以上下开放的方式，通过使一张大致长方形状的金属板弯曲并将两端部接合而形成。
如图2所示，热交换器1具有俯视大致椭圆形状。热交换器1是叠层(层叠、积层)有多个(在此为十三层)薄板状的热交换体10的板式热交换器。另外，热交换器1也可以具有覆盖其周围的箱体。
如图2至图4所示，热交换器1通过在上下方向上堆积具有一个或多个热交换体10的多个(在此为四段)块体5而构成。以下，在总称这些块体5的情况下，简称为“块体5”。另外，沿着燃烧排气的气体流路，将最上段的块体5称为“最上游块体5a”，将中段的块体5从上游侧依次称为“第一下游侧块体5b”、“第二下游侧块体5c”，将最下段的块体5称为“最下游块体5d”。最上游块体5a和第一下游侧块体5b分别由一个热交换体10构成。另外，第二下游侧块体5c由五个热交换体10叠层而构成，最下游块体5d由六个热交换体10叠层而构成。另外，热交换器1也可以由三个以下或五个以上的块体5构成。如后所述，在一个块体5由多个热交换体10构成的情况下，水在构成该一个块体5的各热交换体10的内部沿同一方向并列流动。另外，各块体5中的邻接的热交换体10以水从下方朝向上方流动的方式相互连通。另外，邻接的块体10以水从下方朝向上方流动的方式相互连通。另外，邻接的块体5以在一个块体5中的各热交换体10的内部流动的水的流路方向与在另一个块体5中的各热交换体10的内部流动的水的流路方向相反的方式构成。因此，该热交换器1为了与块体5的段数对应地具有四个流路(四个通路)，各块体5的水的流路在邻接的块体5之间折回。由此，在热交换器1内形成长的水的流路，能够提高热效率。
接着，对热交换体10的结构进行说明。如图2至图9所示，各热交换体10的大小、形状等基本结构是共通的。然而，第二下游侧块体5c和最下游块体5d的热交换体10与最上游块体5a和第一下游侧块体5b的热交换体10在后述的通孔的形状、变动部的有无等结构上不同。以下，在总称热交换体10的情况下，简称为“热交换体10”。另外，在总称构成第二下游侧块体5c和最下游块体5d、具有后述变动部的热交换体10的情况下，简称为“热交换体(P)”，在总称构成最上游块体5a和第一下游侧块体5b、具有后述平面部的热交换体10的情况下，简称为“热交换体(Q)”。因此，以下首先说明热交换体(P)的结构，关于热交换体(Q)，主要说明与热交换体(P)不同的结构。另外，各附图并不一定表示实际的尺寸，并不限定实施方式。
第二下游侧块体5c以及最下游块体5d的各热交换体(P)除了上下通孔的位置、角部的通水孔的有无等一部分的结构不同以外，通过使具有共通的结构的一组上热交换板11和下热交换板12在上下方向上重合，用钎料等接合手段将后述的规定部位接合而形成。如图4至图6所示，热交换体(P)的上下热交换板11、12具有俯视大致椭圆形状。上下热交换板11、12例如由具有规定厚度的不锈钢制的金属板形成。上下热交换板11、12分别具有：在板的除了角部以外的大致整个面上形成的多个大致圆形状的上下通孔11a、12a；和在上下通孔11a、12a的周缘形成的上下通孔凸缘部11c、12c。另外，上下通孔11a、12a也可以具有大致椭圆形状或大致矩形状等其他形状。
在上下热交换板11、12的周缘分别形成有向上方突出的上下周缘接合部W1、W2。下热交换板12的下周缘接合部W2以如下方式设定：在使下周缘接合部W2与上热交换板11的下表面周缘接合时，上下热交换板11、12存在规定高度的间隙而分离。
另外，上热交换板11的上周缘接合部W1以如下方式设定：在使上周缘接合部W1与在上方邻接的热交换体(P)的下热交换板12的下表面周缘接合时，下方的热交换体(P)的上热交换板11与在上方邻接的热交换体(P)的下热交换板12存在规定高度的间隙而分离。
因此，通过使下热交换板12的下周缘接合部W2与上热交换板11的下表面周缘接合，形成规定高度的内部空间14(参照图3)。另外，通过使多个热交换体(P)接合，在上下邻接的热交换体(P)之间形成规定高度的排气空间15(参照图3)。
热交换体(P)的上下通孔11a、12a分别遍及上下热交换板11、12的除了四个角部以外的大致整个面，在前后以及左右方向上以规定的间隔开设成格子状。另外，上下通孔凸缘部11c、12c从上下通孔11a、12a的开口边缘向周向外侧大致水平地扩展，具有俯视大致正八边形状的外形。另外，在本实施方式中，上下通孔11a、12a具有相同的大小及形状。然而，关于上下通孔11a、12a，如果在上下方向上对向的一对上下通孔11a、12a形成为相同的大小及形状，则另一对上下通孔11a、12a的大小及形状也可以不同。
上下通孔11a、12a以及上下通孔凸缘部11c、12c分别形成在上下热交换板11、12重合时相互对应的位置。另外，上下通孔11a、12a以及上下通孔凸缘部11c、12c通过拉伸加工，以在上下热交换板11、12重合时对向的上下通孔凸缘部11c、12c面接触的方式，形成于向内侧突出的台阶部的底面。
因此，在上下热交换板11、12重合的状态下，若上下通孔凸缘部11c、12c通过钎料等接合手段接合，则由上下通孔凸缘部11c、12c形成闭塞内部空间14的凸缘部16(参照图10)。另外，由上下通孔11a、12a形成以非连通状态贯通内部空间14的通孔13。
在前后以及左右方向上邻接的四个上下通孔11a、12a之间分别形成有大致圆形状的上下凹部11b、12b。另外，在上下热交换板11、12的周缘区域中，在前后或左右方向上邻接的两个上下通孔11a、12a之间形成有俯视大致椭圆形状的上下凹部11b、12b。另外，在这些上下凹部11b、12b的大致中央部，形成有直径比上下凹部11b、12b小的上下凸部11d、12d。这些上下凹部11b、12b和上下凸部11d、12d分别形成在上下热交换板11、12重合时相互对应的位置。因此，上下凹部11b、12b以及上下凸部11d、12d分别遍及上下热交换板11、12的除了四个角部以外的大致整个面，在前后以及左右方向上以规定的间隔形成为格子状。另外，邻接的上下凹部11b、12b之间的前后以及左右方向的间隔分别设定为与邻接的上下通孔11a、12a之间的间隔大致相同。因此，上下通孔11a、12a和上下凹部11b、12b在前后以及左右方向上交替地以大致相等间隔形成。另外，上下凹部11b、12b分别形成为，位于上下热交换板11、12的除了周缘区域以外，由在前后以及左右方向上邻接的四个上下通孔11a、12a包围的区域的大致中央部。另外，上下凹部11b、12b分别具有比在前后以及左右方向上邻接的两个上下通孔凸缘部11c、12c之间的最短距离小的直径。
上下凹部11b、12b分别通过拉伸加工以在上下热交换板11、12重合时朝向内部空间14的内侧突出规定高度的方式形成。上下凹部11b、12b向内侧的突出高度设定为比上下通孔凸缘部11c、12c的突出高度低。另外，上下凸部11d、12d分别通过拉伸加工以在上下热交换板11、12重合时朝向内部空间14的外侧突出规定高度的方式形成。上下凸部11d、12d向外侧的突出高度分别设定为比上下周缘接合部W1、W2的突出高度低。因此，在上下热交换板11、12重合时，由上下凹部11b、12b形成使内部空间14的高度减少的变动部17，在上下凹部11b、12b之间形成规定高度的狭窄的内部空间14(参照图10)。另外，由在上下凹部11b、12b的大致中央部形成的上下凸部11d、12d形成使内部空间14的高度增加的变动部18，在上下凸部11d、12d之间形成规定高度的宽阔的内部空间14(参照图10)。另外，虽然未图示，但在变动部17与邻接的凸缘部16之间形成水的流路。另外，上下凹部11b、12b、上下凸部11d、12d也可以具有大致椭圆形状或大致矩形状等其他形状。另外，变动部17、18也可以只形成任意一个。
热交换体(P)的上下热交换板11、12分别在至少一个角部具有通水孔63。在通水孔63的周缘形成有从通水孔63的开口边缘向周向外侧大致水平地扩展的通水孔凸缘部。在形成一个热交换体(P)的上下热交换板11、12的至少一个角部设置的通水孔63，在上下热交换板11、12重合时，以与在上下热交换板11、12之间形成的内部空间14连通的方式开口。
如图2至图3以及图7至图9所示，热交换体(Q)除了：上下通孔11a、12a以及上下通孔凸缘部11c、12c的形状与热交换体(P)的不同；在由在前后以及左右方向上邻接的四个上下通孔11a、12a包围的区域没有形成上下凹部以及上下凸部；在上下热交换板11、12的周缘区域中，在前后或左右方向上邻接的两个上下通孔11a、12a之间没有形成上下凹部；以及在形成最上游的热交换体(Q)的上热交换板11上没有形成通水孔以外，具有与热交换体(P)相同的结构。另外，最上游块体5a以及第一下游侧块体5b的各热交换体(Q)除了上下通孔11a、11b的位置、角部的通水孔63的有无等一部分的结构不同以外，通过使具有共通的结构的一组上热交换板11和下热交换板12在上下方向上重合，用钎料等接合手段将规定部位接合而形成。因此，通过使构成热交换体(Q)的上下热交换板11、12接合，形成规定高度的内部空间14(参照图3)。另外，通过使多个热交换体(Q)接合，在上下邻接的热交换体(Q)之间形成规定高度的排气空间15(参照图3)。另外，通过使热交换体(P)和热交换体(Q)接合，在上下邻接的热交换体(P)和热交换体(Q)之间形成规定高度的排气空间15(参照图3)。
热交换体(Q)的上下热交换板11、12分别具有在除了角部以及周缘区域以外的板的大致整个面上形成的多个大致正方形状的上下通孔11a、12a。另外，在大致正方形状的上下通孔11a、12a的周缘，形成有大致正方形状的上下通孔凸缘部11c、12c。在上下热交换板11、12的周缘区域，形成有多个大致五边形状的上下通孔11a、12a。另外，在大致五边形状的上下通孔11a、12a的周缘，形成有大致五边形状的上下通孔凸缘部11c、12c。另外，这些上下通孔11a、12a也可以具有大致圆形状或大致椭圆形状等其他形状。这些上下通孔11a、12a以及上下通孔凸缘部11c、12c以与热交换体(P)的大致相同的间距形成。因此，若使上下热交换板11、12接合，则在热交换体(Q)的除了周缘区域以外的区域，形成闭塞大致正方形状的通孔13以及内部空间14的大致正方形状的凸缘部16。另外，在热交换体(Q)的周缘区域，形成有闭塞大致五边形状的通孔13以及内部空间14的大致五边形状的凸缘部16。另外，与热交换体(P)不同，在由通孔13包围四方的区域没有形成凹凸部。因此，热交换体(Q)在前后以及左右方向上邻接的四个通孔13之间具有内部空间14的高度大致一定的平面部19。
热交换体(Q)的除了周缘区域以外的区域的通孔13以如下方式配置：四个顶点朝向热交换体(Q)的前后左右的周缘部，并且通孔13的一边与在倾斜方向上邻接的通孔13的一边大致平行。因此，通孔13以如下方式配设：从燃烧排气的气体流路的方向观察，各顶点向由邻接的四个通孔13包围的区域突出。另外，凸缘部16以如下方式形成：凸缘部16的四个顶点(例如右侧的顶点)比在倾斜方向上邻接的凸缘部16的相反的一侧的顶点(例如左侧的顶点)位于更靠近在倾斜方向上邻接的通孔13的中心。即，从热交换体Q的前后以及左右方向观察时，一个凸缘部以与在倾斜方向上邻接的凸缘部部分地重合的方式配置。
在形成各热交换体(Q)的上下热交换板11、12的至少一个角部设置的通水孔63，在上下热交换板11、12重合时，以与在上下热交换板11、12之间形成的内部空间14连通的方式开口。
如图3所示，热交换体(P)、(Q)的通孔13均以如下方式配置：邻接的热交换体10中的一个热交换体10的通孔13与另一个热交换体10的通孔13，在相对于燃烧排气的气体流路方向垂直交叉的左右方向上错开。即，上下邻接的热交换体10以一个的热交换体10的通孔13的投影面不与另一个的热交换体10的通孔13重叠的方式配置。因此，从上游侧流过来的燃烧排气在通过一个热交换体10的通孔13后，流出到该热交换体10与在下游侧邻接的热交换体10之间的排气空间15。然后，流出到排气空间15的燃烧排气与在下游侧邻接的热交换体10的上热交换板11碰撞，从在下游侧邻接的热交换体10的通孔13进一步向下游侧流动。即，燃烧排气在热交换器1内从上游侧向下游侧流动时，在热交换器1内形成Z字形状的气体流路。由此，热交换器1内的燃烧排气与上下热交换板11、12的接触时间增加。另外，上述的热交换体(P)的变动部17、18及热交换体(Q)的平面部19分别配置在邻接的热交换体10的通孔13的投影面55上(参照图10)。另外，热交换体(P)的通孔13和热交换体(Q)的通孔13的关系也与上述相同(参照图3以及图10)。
接着，参照图3对热交换器1中的燃烧排气和水的流动进行说明。各块体5具有将水导入块体5内部的导入口71和将水导出到块体5外部的导出口72。这些导入口71和导出口72分别由位于各块体5的燃烧排气的气体流路的最下游和最上游的热交换体10的规定的通水孔63构成。另外，为了避免复杂化，在图3中省略了通孔13周围的凸缘部16、凹凸部。
在形成位于燃烧排气的气体流路的最下游的热交换体(P)(以下称为“最下游热交换体10s”)的下热交换板12的右侧前方的角部的通水孔63中，连接有流入管20。另外，在形成最下游热交换体10s的下热交换板12的右侧后方的角部的通水孔63中，插通有从最下游热交换体10s向上方延伸到位于燃烧排气的气体流路的最上游的热交换体(Q)(以下称为“最上游热交换体10a”)的导出管23。导出管23的上端部与形成最上游热交换体10a的下热交换板12的右侧后方的角部的通水孔63连接。导出管23的外周面与形成最下游热交换体10s的下热交换板12的右侧后方的角部的通水孔63的内周缘通过钎料等接合手段接合。另外，导出管23的上端开口部与最上游热交换体10a的内部空间14连通。另外，当导出管23从最下游热交换体10s插通到最上游热交换体10a时，导出管23以非连通状态贯通最上游热交换体10a以外的热交换体10的内部空间14以及邻接的热交换体10之间的全部的排气空间15。
因此，从右侧前方的角部的通水孔63流入到最下游块体5d的各热交换体(P)的内部空间14内的水在内部空间14内向左右方向的一个方向(图3中，从右侧向左侧)流动。另外，从左侧前后两方的角部的通水孔63流入到第二下游侧块体5c的各热交换体(P)的内部空间14内的水在内部空间14内向左右方向的一个方向(图3中，从左侧向右侧)流动。在该第二下游侧块体5c的热交换体(P)的内部空间14中流通的水的流路方向与最下游侧块体5d的相反。另外，从右侧前方的角部的通水孔63流入到第一下游侧块体5b的热交换体(Q)(以下，称为“第二热交换体10b”)的内部空间14内的水在内部空间14内向左右方向的一个方向(图3中，从右侧向左侧)流动。在该第二热交换体10b的内部空间14中流通的水的流路方向与第二下游侧块体5c的相反。另外，从左侧前后两方的角部的通水孔63流入到最上游热交换体10a的内部空间14内的水在内部空间14内向左右方向的一个方向(图3中，从左侧向右侧)流动。在该最上游热交换体10a的内部空间14中流通的水的流路方向与第二热交换体10b的相反。并且，在最上游热交换体10a的内部空间14内流通的水，向与最上游热交换体10a的右侧后方的角部的通水孔63连接的导出管23流出。流出到导出管23的水在导出管23中流下，从与最下游热交换体10s连接的流出管21流出到热交换器1的外部。这样，燃烧排气的气体流路的上游区域中的最上游热交换体10a以及第二热交换体10b，以流入第二热交换体10b的内部的全部的水流入最上游热交换体10a的方式串联地连接。另外，最下游块体5d的多个热交换体(P)以形成多个平行流路的方式并联地连接。第二下游侧块体5c也具有与最下游块体5d同样的结构。
接着，参照图10，对燃烧排气的气体流路的上游区域中的燃烧排气的流动以及热交换体(P)、(Q)的内部空间14内的水的流动进行说明。另外，在图10中，为了明确热交换体(P)、(Q)的不同，示出了相对于热交换体(P)、(Q)的前后以及左右方向倾斜一定角度的方向的部分截面图。
水在各热交换体(P)、(Q)的左右方向上分离的通水孔63之间流动。热交换体(P)在被通孔13包围的区域具有水的流路的高度增减的变动部17、18。因此，当从内部空间14中的上游侧流过来的水通过变动部17、18的内部时，水的流路阻力变大，水的流量降低。另外，当水通过变动部17、18的内部时，产生水的紊流，水的温度分布变小。进而，通过变动部17、18使热交换体(P)的表面积变大，因此热交换体(P)的受热面积变大。由此，在燃烧排气的气体流路的下游侧，能够使从燃烧排气受热的热量有效地热传递至水。而且，通过在热交换体(Q)的下游侧叠层传热性优异的热交换体(P)，能够由上游侧的热交换体(Q)吸收高温的燃烧排气的显热，由下游侧的热交换体(P)吸收燃烧排气的潜热。由此，能够提高热效率。
另一方面，在本实施方式中，燃烧排气在各热交换体10的通孔13中在上下方向上流通。因此，各热交换体10的通孔13以如下方式形成：燃烧排气在相对于在各热交换体10的内部流通的水的流路面大致垂直地交叉的方向上在热交换体10的外部流通。另外，通孔13在各热交换体10的大致整个面上在前后以及左右方向以大致一定的间隔形成。因此，从气体流路的上游侧流过来的燃烧排气与除了通孔13以外的最上游热交换体10a的整个一面碰撞，对最上游热交换体10a进行加热。即，在最上游热交换体10a中，除了通孔13以外的部分成为受热面。另一方面，如上所述，邻接的热交换体10以一个热交换体10的通孔13的投影面55不与另一个热交换体10的通孔13重叠的方式形成。因此，在最上游热交换体10a的通孔13中流通的燃烧排气首先集中地与第二热交换体10b上的小面积的投影面55碰撞。与该第二热交换体10b碰撞的燃烧排气还包括不与最上游热交换体10a接触的高温的燃烧排气(即，不与在最上游热交换体10a的内部空间14内流通的水进行热交换的燃烧排气)。因此，在热交换器1仅由具有变换部17、18的热交换体(P)构成的情况下，容易在与最上游热交换体10a的下游侧邻接的第二热交换体10b中产生局部过热。
然而，根据本实施方式，第二热交换体10b由具有水的流路的高度大致一定的平面部19的热交换体(Q)构成。该平面部19形成在由通孔13包围四方的区域，即最上游热交换体10a的通孔13的投影面55上(参照图7至图10)。因此，在热交换体(Q)的投影面55的内部流通的水的流路阻力比在热交换体(P)的投影面55的内部流通的水的流路阻力小，在热交换体(Q)的投影面55的内部流通的水的流量变多。另外，在平面部19上没有形成凹凸，因此与平面部19碰撞的燃烧排气均匀地向四方扩散。其结果是，能够缓和燃烧排气集中地碰撞的投影面55上的热量的集中。由此，能够防止第二热交换体10b的局部过热。
另外，最高温的燃烧排气与最上游热交换体10a碰撞，燃烧排气通过的通孔13的周缘部被加热最多。因此，当水的流量少时，有可能在最上游热交换体10a产生局部过热。然而，根据本实施方式，最上游热交换体10a由热交换体(Q)构成。因此，最上游热交换体10a中由通孔13包围的四方的区域，即第二热交换体10b的通孔13的投影面55具有平面部19。由此，能够防止最上游热交换体10a的局部过热。
另外，根据本实施方式，燃烧排气的气体流路的上游区域中的最上游热交换体10a与第二热交换体10b，以水在第二热交换体10b和最上游热交换体10a中依次流通的方式串联连结。因此，流过第二热交换体10b的全部的水流入到最上游热交换体10a。因此，即使在供给到热交换器1内的水较少的情况下，也能够防止第二热交换体10b和最上游热交换体10a中的局部过热。
另外，根据本实施方式，最上游热交换体10a和第二热交换体10b的通孔13具有大致正方形状。另外，从燃烧排气的气体流路的方向观察，大致正方形状的通孔13以各顶点向由邻接的大致正方形状的通孔13包围的区域，即投影面55突出的方式配置。因此，在由大致正方形状的通孔13包围的区域中流通的水的流速变快。由此，能够进一步防止局部过热。
另外，在本实施方式中，构成最上游热交换体10a和第二热交换体10b的热交换体(Q)在热交换体(Q)的周缘区域中在邻接的通孔13之间具有向外侧突出的凸部。在这些周缘区域也形成投影面55，但在该投影面55的周缘部侧没有形成通孔13。与此相对，在热交换体(Q)的除了周缘区域的投影面55以外的投影面55上，在四方形成有通孔13。因此，在该由通孔13包围四方的投影面55从燃烧排气接收的受热量比在周缘区域的投影面55的多，容易产生局部过热。因此，若至少在热交换体(Q)的除了周缘区域的投影面55之外的投影面55上形成平面部19，则能够有效地防止局部过热。另外，通过在热交换体(Q)的周缘区域的邻接的通孔13之间形成凹凸部，能够有效地使燃烧排气的热量热传递到水。
如上所述，根据本实施方式，能够提高热效率，并且能够防止燃烧排气的气体流路的上游区域中的热交换体10的局部加热。因此，根据本实施方式，能够提供一种高热效率且具有优异的耐久性的板式热交换器。
(其他实施方式)
(1)在上述实施方式中，比第二热交换体靠下游侧的热交换体仅由具有变换部的热交换体(P)构成。然而，在比第二热交换体靠下游侧的热交换体中也产生局部过热的情况下，也可以使用热交换体(Q)代替一部分热交换体(P)。另外，最上层热交换体也可以使用热交换体(P)代替热交换体(Q)。
(2)在上述实施方式中，具有朝下的燃烧面的燃烧器配设在热交换器的上方。然而，也可以将具有朝上的燃烧面的燃烧器配设在热交换器的下方。
(3)在上述实施方式中，多个热交换体上下叠层。然而，多个热交换体也可以左右叠层。
(4)在上述实施方式中，使用了热水器，但也可以使用锅炉等热源机。
以上详细说明了本发明，但若概括本发明，则如下。
根据本发明，提供一种板式热交换器，其具备多个热交换体，所述多个热交换体在流通于内部的第一流体和流通于外部的第二流体之间进行热交换，所述板式热交换器叠层所述多个热交换体而构成，
所述热交换体具有多个通孔，所述多个通孔以如下方式形成：使所述第二流体在与流通于所述热交换体的内部的所述第一流体的流路面交叉的方向上在所述热交换体的外部流通，
邻接的热交换体以如下方式形成：从所述第二流体的流路方向观察，一个热交换体的所述通孔的投影面不与另一个热交换体的所述通孔重叠，
所述多个热交换体具备：具有变动部的热交换体(P)，其在所述投影面上具有所述第一流体的流路的高度变动的变动部；和具有平面部的热交换体(Q)，其在所述投影面上具有所述第一流体的所述流路的所述高度大致一定的平面部，
至少与位于所述第二流体的流路的最上游的最上游热交换体的下游侧邻接的第二热交换体由所述热交换体(Q)构成。
根据上述热交换器，热交换体(P)在邻接的热交换体的通孔的投影面上具有第一流体的流路的高度变动的变动部。因此，通过变动部使第一流体的流路阻力变大，在投影面的内部流通的第一流体的流量变少。另外，在第一流体通过投影面的内部时，产生第一流体的紊流，因此能够减小第一流体的温度分布。另外，通过变动部使热交换体(P)的表面积变大，因此热交换体(P)的受热面积变大。由此，能够使从第二流体受热的热量有效地热传递到第一流体。
另一方面，在第二流体的流路的上游区域，通过了最上游热交换体的通孔的高温的第二流体集中地碰撞在第二热交换体的小面积的投影面上。在如上那样在投影面上形成有变动部的情况下，在投影面的内部流通的第一流体的流量容易降低。因此，若全部的热交换体由具有变换部的热交换体(P)构成，则在将最上游热交换体的通孔投影到第二热交换体上的投影面上容易产生局部过热。然而，根据上述热交换器，第二交换体由在邻接的热交换体的通孔的投影面上具有第一流体的流路的高度大致一定的平面部的热交换体(Q)构成。因此，在热交换体(Q)的投影面的内部流通的第一流体的流路阻力与通过热交换体(P)的投影面时相比变小，在热交换体(Q)的投影面的内部流通的第一流体的流量变多。另外，在平面部上没有形成凹凸，因此与平面部碰撞的第二流体均匀地向四方扩散。由此，能够缓和在第二热交换体的投影面上的热量的集中。
优选地，在上述热交换器中，
所述最上游热交换体由所述具有平面部的热交换体(Q)构成。
根据上述热交换器，能够防止高温的第二流体所碰撞的最上游热交换体的局部过热。
优选地，在上述热交换器中，
所述平面部形成于所述具有平面部的热交换体(Q)的至少除了周缘区域以外的所述投影面上。
关于邻接的两个热交换体，在一个热交换体的通孔的投影面形成在另一个热交换体的周缘区域的情况下，在投影面的至少周缘部侧不形成通孔。与此相对，在热交换体的除了周缘区域以外的区域的的投影面上，在四方形成有通孔。因此，由通孔包围四方的投影面中的来自第二流体的受热量比周缘区域的投影面中的多。其结果是，在第二流体的流路的上游区域的热交换体中，在除了周缘区域以外的区域的投影面上容易产生局部过热。因此，若在热交换体(Q)的至少除了周缘区域以外的区域的投影面上形成平面部，则能够有效地防止局部过热。
优选地，在上述热交换器中，
所述第二热交换体和所述最上游热交换体以所述第一流体依次在所述第二热交换体和所述最上游热交换体的内部流通的方式串联连结。
根据上述热交换器，在第二热交换体的内部流通的全部的第一流体在最上游热交换体的内部流通。由此，即使在供给到热交换器的第一流体的流量少的情况下，也能够有效地防止最上游热交换体和第二热交换体的局部过热。
优选地，在上述热交换器中，
所述具有平面部的热交换体(Q)的所述通孔具有大致矩形状，
所述大致矩形状的通孔以至少一个顶点向所述投影面突出的方式配置。
根据上述热交换器，在投影面的内部流通的第一流体的流速变快。由此，能够进一步防止局部过热。

Claims (5)

1.一种板式热交换器，其特征在于，
具备多个热交换体，所述多个热交换体在流通于内部的第一流体和流通于外部的第二流体之间进行热交换，所述板式热交换器叠层所述多个热交换体而构成，
所述热交换体具有多个通孔，所述多个通孔以如下方式形成：使所述第二流体在与流通于所述热交换体的内部的所述第一流体的流路面交叉的方向上在所述热交换体的外部流通，
邻接的热交换体以如下方式形成：从所述第二流体的流路方向观察，一个热交换体的所述通孔的投影面不与另一个热交换体的所述通孔重叠，
所述多个热交换体具备：具有变动部的热交换体(P)，其在所述投影面上具有所述第一流体的流路的高度变动的变动部；和具有平面部的热交换体(Q)，其在所述投影面上具有所述第一流体的所述流路的所述高度大致一定的平面部，
至少与位于所述第二流体的流路的最上游的最上游热交换体的下游侧邻接的第二热交换体由所述热交换体(Q)构成。
2.根据权利要求1所述的板式热交换器，其特征在于，
所述最上游热交换体由所述热交换体(Q)构成。
3.根据权利要求1所述的板式热交换器，其特征在于，
所述平面部形成于所述热交换体(Q)的除了周缘区域以外的区域的所述投影面上。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的板式热交换器，其特征在于，
所述第二热交换体与所述最上游热交换体以所述第一流体依次在所述第二热交换体和所述最上游热交换体的内部流通的方式串联连结。
5.根据权利要求1所述的板式热交换器，其特征在于，
所述热交换体(Q)的所述通孔具有大致矩形状，
所述大致矩形状的通孔以至少一个顶点向所述投影面突出的方式配置。
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